Ten akustyczny metamateriał blokuje do 94% hałasu, ale przepuszcza powietrze

Metamateriały, to tak imponujące swoimi właściwościami materiały, że ich wystąpienie w naturze jest praktycznie niemożliwe. Wszystko dzięki temu, że ich właściwości zależą nie tylko od struktury w skali cząsteczkowej, ale też tej większej. Jak łatwo się domyślić, akustyczny metamateriał jest więc specjalnym metamateriałem skupionym wokół dźwięku. Może skutecznie blokować dźwięk, wykorzystując jedynie swoją geometrię i właśnie opracowano jego wyjątkowy przykład.

Opracowano akustyczny metamateriał, który skutecznie blokuje hałas, ale pozwala na przepływ powietrza

Prace nad tym materiałem akustycznym ruszyły już dawno, kiedy naukowcy-inżynierowie zaczęli zastanawiać się, jak zapomnieć o grubych warstwach materiału w dążeniu do wyciszania danego sprzętu. Tak też w marcu 2019 roku profesor Xin Zhang i dr Reza Ghaffarivardavagh z Boston University opublikowali wspólny dokument na temat metamateriału akustycznego, który może skutecznie wycinać dźwięki przy jednoczesnym utrzymaniu niezmąconego przepływu powietrza. To właśnie jest w nich najważniejsze.

Czytaj też: Chiny wyszły na prowadzenie w rozwoju hipersonicznej broni

Silnik odrzutowy jest jednym z pierwszych przykładów sprzętu, który może na takim metamateriale skorzystać. Normalnie bowiem nie można po prostu obudować całego silnika, bo ten musi mieć przecież otwór wylotowy. Jednak wspomniany zespół udowodnił światu, że jednak obudowanie silnika odrzutowego teoretycznie (jeszcze tego nie udowodniono) jest możliwe i to zarówno z utrzymaniem przepływu powietrza, jak i znacznym wyciszeniem jego pracy.

Czytaj też: Historia o tym, jak bombowce B-52 zestrzeliły myśliwce MiG-21

Potrzebny jest do tego wspomniany akustyczny metamateriał, którego zaprojektowali, przetestowali na licznych symulacjach i następnie przekuli na rzeczywistość w formie arkusza z tworzywa sztucznego, wykorzystując druk 3D. W praktycznych testach wykazali, że rozbrzmiewający głośno głośnik był całkowicie wyciszany w klatce z tego metamateriału.

Widzieliśmy tego rodzaju wyniki w naszym modelowaniu komputerowym od miesięcy — ale jedno jest zobaczyć wymodelowane poziomy ciśnienia akustycznego na komputerze, a co innego usłyszeć to w rzeczywistości

– powiedział Jacob Nikolajczyk, współautor badania i były pracownik naukowy w laboratorium Zhanga.

Czytaj też: OpFires, czyli mobilne wyrzutnie hipersonicznych pocisków z ogromnym potencjałem

Dalsze badania zespołu wykazały, że ich akustyczny metamateriał może zablokować do 94% generowanego hałasu przez absolutnie wszystko – od samolotów po drony i na budynkach kończąc (via Interesting Engineering). Jego zastosowanie w wojsku mogłoby nie tylko ułatwić obsługę samolotów na lotniskach, ale też zapewnić przewagę taktyczną, skutecznie wyciszając np. wirniki latającego drona, co w połączeniu z elektrycznym zasilaniem zrobiłoby z niego UAV znacznie trudniejszy do wykrycia.